FS36作为新型人源Hsp90抑制剂的发现

热休克蛋白90(Hsp90)通过对几百种蛋白质底物(客户蛋白质)进行合理的折叠、成熟其构象并且激活,在肿瘤细胞的生长和繁殖中发挥重要作用．因此,Hsp90成为非常有吸引力、有前途的抗肿瘤药物靶点,并且超过20种抑制剂已经进入临床实验阶段．我们在这里设计并合成了一个小分子抑制剂：FS36．收集了Hsp90^N-FS36复合物晶体结构的X射线衍射实验数据．高分辨率X射线晶体结构表明,FS36在ATP结合位点上与Hsp90^N相互作用,并且FS36可能替代核苷酸与Hsp90^N结合．FS36和Hsp90^N的复合物晶体结构和相互作用为后期设计和优化新型抗肿瘤药物奠定基础．     

人二氢乳清酸脱氢酶蛋白的表达、纯化及其与新型抑制剂的晶体结构

人二氢乳清酸脱氢酶（human dihydroorotate dehydrogenase, hDHODH）是催化嘧啶从头合成途径的一个关键酶。近年来,多种研究表明,抑制该酶可缓解类风湿性关节炎的症状。但该酶的抑制剂甚少,寻找该酶的高效抑制剂具有重要意义。本研究利用PCR技术扩增hDHODH基因,构建重组质粒pET-19b-hDHODH,并在大肠杆菌(Escherichia coli, E.coli ) BL21(DE3)中表达,获得可溶性蛋白质。用Ni2+-NTA亲和层析柱对蛋白质进行纯化,获得较高（90%）纯度的hDHODH蛋白,将蛋白质与抑制剂3-(5-乙硫基)-1H-1, 2, 4-三氮唑-3-)苯甲酸和底物DHO混合孵育。用Hampton试剂盒初筛晶体并用棋盘法进行优化,获得晶形完美、衍射能力很强的hDHODH蛋白复合物单晶。用X射线衍射晶体,用CCP4、Coot软件解析结构,获得hDHODH蛋白复合物晶体结构。从解析的结构中可以看出,抑制剂与蛋白质的吻合度非常高,且抑制剂通过亲水的羧基端与蛋白质356位和147位的酪氨酸形成氢键网络。抑制剂的5元环与蛋白质359位的亮氨酸和360位的苏氨酸相互作用,使抑制剂与蛋白质牢固结合。该复合物晶体结构的顺利解析,将为开发新型特异性抗类风湿性关节炎药物提供重要基础。     

热休克蛋白90的N端与ATP类似物的晶体结构揭示其功能调控

分子伴侣热休克蛋白90(Hsp90)对于许多涉及细胞周期调控、信号转导以及细胞生长调控蛋白质的折叠、成熟及稳定是必需的．Hsp90的N端结构高度保守,包含一个ATP结合口袋并具有ATP酶活性,Hsp90的功能依赖于ATP与Hsp90结合后诱导的构象重排及之后的ATP水解．为了深入研究ATP与Hsp90结合后N端的结构及其功能状态,使用悬滴法共结晶了Hsp90的N端与ATP类似物AMPPNP及ATPγS的复合物,并利用分子置换法对其结构进行了解析．两个复合物晶体结构都捕获到了核苷酸的电子密度,尤其是γ-磷酸的电子密度,从而观察到γ-磷酸与蛋白质之间的相互作用．ATPγS中γ-磷酸的捕获证实了之前报道的结构中没有捕获到γ-磷酸是其处于无序状态而非被水解．单体状态下的人源Hsp90^N- AMPPNP与处于二聚体化的酵母Hsp90-AMPPNP结构对比可见S1和ATP lid的位置有明显区别,结构分析表明,E18-K100和N40-D127之间形成的氢键相互作用,在一定程度上阻碍了S1和ATP lid的摆动,很可能阻止了二聚体的形成．     

热激蛋白90抑制剂

分子伴侣热激蛋白90(heat-shock protein 90,Hsp90)在生物体内具有重要的生理功能,它在许多肿瘤细胞中表达增加。临床研究发现Hsp90抑制剂单一用药或者联合用药都具有较好的抗肿瘤效果,因此目前Hsp90被认为是癌症治疗一个非常有潜力的靶标。本文总结了Hsp90的结构功能、Hsp90抑制剂的作用机理以及Hsp90抑制剂的临床应用前景,希望为设计和开发新的Hsp90抑制剂提供一定的参考。     

TPR蛋白对Hsp90功能的调节

热激蛋白Hsp90是一类在进化中形成的高度保守的且可参与多种细胞功能的特异分子伴侣。TPR蛋白通常存在于Hsp90的多蛋白质复合物中,它对Hsp90的功能的多样性起着至关重要的作用,同时Hsp90可能为TPR蛋白提供“泊位”,允许不同的TPR蛋白在Hsp90分子伴侣底物附近有序而特异结合,从而使Hsp90在细胞内环境中以特定的方式完成其各种细胞功能。了解TPR蛋白与Hsp90的相互作用机制为阐明细胞内Hsp90的功能多样性和特异性奠定了基础。     

微小染色体维持蛋白与肿瘤

微小染色体维持(minichromosome maintenance,MCM)蛋白质家族是DNA复制前复合物的重要组成部分,在DNA复制启动过程和DNA损伤修复中发挥着重要作用.MCM蛋白质家族成员在转录调节、染色质重塑和检查点应答中也扮演着重要角色.最近研究发现,MCM异常可导致恶性肿瘤的发生发展,在不同肿瘤(前列腺癌、子宫内膜癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、胶质母细胞瘤和髓母细胞瘤等)中呈现异常表达并与肿瘤细胞增殖、侵袭、转移能力密切相关,MCM蛋白有望作为临床上诊断相关恶性肿瘤及提示其预后的生物学标志物.更为重要的是,MCM蛋白质复合物晶体结构逐步得到解析,这不仅有利于阐明其生理和病理作用与调控机制,亦有助于发现靶向MCM的特异性小分子抑制剂,为新型抗肿瘤药物的研发提供新思路.     

热休克蛋白90抑制NIH3T3成纤维细胞凋亡

目的实验应用Hsp90过表达系统观察Hsp90抑制TNFα诱导的细胞凋亡,探讨其可能的作用机制。方法采用电穿孔技术建立稳定过表达Hsp90的细胞克隆,应用激光共聚焦显微镜和流式细胞仪观察TNFα和放线菌酮诱导的细胞凋亡,应用比色分析和Western blotting方法检测caspase的变化。结果1)在稳定过表达Hsp90的NIH3T3细胞中,Hsp90能够抑制TNFα诱导的细胞凋亡。2)在凋亡信号转导通路中,Hsp90作用于caspase-8下游、caspase-3上游。结论1)Hsp90能够在细胞凋亡信号转导通路中发挥负性调节因子的作用。2)Hsp90抑制剂作为抗肿瘤药物的机制之一,可能是通过促进caspase-3活化而促进肿瘤细胞凋亡。     

蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞活动和生命过程中扮演着非常重要的角色。基因调节、免疫应答、信号转导、细胞组装等等都离不开蛋白质-蛋白质的相互作用。近几年,靶向蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究也逐渐成为研究的热点;但是蛋白质复合物相互作用界面的一些特点和性质,如相互作用界面较大、结合界面较为平坦等,使蛋白质-蛋白质相互作用及其抑制剂研究充满了挑战。本文主要总结了蛋白质-蛋白质相互作用界面的一些性质和特点,分析了界面特性与其抑制剂设计的关系,并讨论了蛋白质-蛋白质相互作用的理论预测方法及其抑制剂的类型和特点,最后又通过实例说明了如何进行蛋白质-蛋白质相互作用抑制剂的设计。     

基于雷帕霉素与FRB结合的蛋白质间相互作用的相关技术

FKBP12-rapamycin复合物的结合位点(FKBP1 2-rapamycin binding,FRB)为雷帕霉素(rapamycin,RAP)与哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)结合的结构城,基于RAP介导FK506结合蛋白12(12 kD FK506-binging protein,FKBP12)与FRB蛋白质相互作用相关研究技术的发展与应用,使人们对小分子介导的蛋白质相互作用有了更多的认识.就研究RAP作用于FRB域及研究FKBP12-RAP-FRB三元复合物形成的相关技术作一综述,为确认新的mTOR抑制剂的作用机制及认识其他蛋白质间相互作用提供参考.     

Hsp90伴侣复合体装配及对类固醇受体调节

真核细胞中近100种蛋白质都受Hsp90的调节。这些蛋白质多与信号转导作用有关,它们与Hsp90一起进入一个以Hsp90/Hsp70为主的伴侣复合体,在复合体内完成信号转导作用。Hsp90除了和蛋白质的伴侣位点结合以外,还在其他位点与辅助因子连接,这是Hsp90能与蛋白质及辅助因子组装成复合体,并进而调节其信号作用的结构基础。类固醇受体等蛋白质的信号转导作用是在Hsp70、Hsp90为基础的5种蛋白质(Hsp90,Hsp70,Hop,Hsp40和p23)组成的复合体中进行的。这个系统可以帮助理解在真核细胞中,Hsp70和Hsp90怎样联合作用,改变底物蛋白构象,以及怎样应答信号作用。     

以Hsp90为靶点治疗真菌感染的研究进展和展望

为了增强抗真菌药物的效能并避免真菌耐药,以分子伴侣Hsp90作为药物靶点是一个新的有前途的策略。对于系统性真菌感染,如果想要达到有效的联合用药效果,就需选择对病原真菌Hsp90有特异性作用的抑制剂。本文总结了Hsp90与病原真菌耐药的关系和对真菌毒力特征的调节,Hsp90功能的调节及其客户蛋白,并讨论了为治疗真菌感染而研发Hsp90抑制剂所面临的挑战。     

Hsp90抑制剂的研究进展

热激蛋白90(heat shock protein90,Hsp90)作为分子伴侣在调节细胞生长、分化、凋亡等方面发挥着重要的作用。Hsp90抑制剂能与Hsp90结合,使其功能丧失,造成细胞的多种生理活动缺陷,在Hsp90功能研究和癌症治疗方面具有潜在的价值。综述了不同来源的Hsp90抑制剂及其作用机制,同时对新型Hsp90抑制剂的来源进行了探讨。     

Hsp90分子抑制剂拮抗肿瘤耐药的研究进展

Hsp90作为热休克蛋白家族中的重要一员,是一种对细胞生存所必需的分子伴侣,它发挥着稳定顾客蛋白构象、维持其功能的作用。许多顾客蛋白在肿瘤中处于过度表达或持续激活状态,与肿瘤的发生发展有着密切的关系。因此,Hsp90在近年的研究中倍受关注,已经发展为抗肿瘤治疗的良好靶点,目前已经有多个Hsp90抑制剂进入临床实验。近年随着肿瘤分子生物学的研究,肿瘤分子靶向治疗已取得明显成果,针对多种癌症已获得了多个用于靶向治疗的单克隆抗体或小分子化学物质,如用于治疗某些HER2阳性乳腺癌的曲妥珠单抗、用于治疗NSCLC的吉非替尼等。然而随着这些药物的应用,肿瘤耐药性不可避免的产生。多方面研究表明Hsp90抑制剂会引起与耐药相关的多个分子的降解,提示其在拮抗耐药方面具有重要的意义。本文就Hsp90分子抑制剂在拮抗肿瘤耐药方面的研究进行综述。     

小鼠精子热休克蛋白90的棕榈酰化

蛋白质棕榈酰化是指饱和十六碳的棕榈酸盐通过硫酯键或者酰胺键连接在蛋白质肽链的半胱氨酸上,属翻译后修饰,可影响蛋白质的相互作用、稳定性及定位等功能。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种重要的分子伴侣,已证明其参与精子获能等生理过程。然而,哺乳动物精子中是否存在蛋白质棕榈酰化,Hsp90在精子不同生理状态下是否发生棕榈酰化,目前尚不清楚。本研究首先采用酰基-生物素置换法检测小鼠附睾尾部成熟精子总蛋白质棕榈酰化情况,然后通过CSS-Palm 4.0软件预测Hsp90的棕榈酰化位点,再进一步结合免疫沉淀方法检测附睾头部、附睾尾部精子的Hsp90棕榈酰化情况。结果显示,小鼠附睾尾部精子多种蛋白质存在棕榈酰化,其中分子量大小约50、65、72、85和130 k Da的蛋白质发生棕榈酰化最为显著;软件预测显示Hsp90两个亚型共有5个棕榈酰化位点;免疫沉淀结果也显示小鼠精子存在棕榈酰化的Hsp90,且其棕榈酰化水平与小鼠精子的生理状态有关:附睾尾部棕榈酰化水平比附睾头部高,而获能后的棕榈酰化水平比获能前明显升高。以上结果表明,哺乳动物精子中存在蛋白棕榈酰化,且Hsp90棕榈酰化可能参与精子生理状态的调节。     

Hsp90抑制剂对未折叠蛋白反应作用的研究进展

肿瘤细胞因癌基因突变、缺氧及营养受限而高度依赖未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR)。细胞通过内质网(endoplasmic reticulum,ER)膜上3个跨膜蛋白感知未折叠蛋白信号,引起未折叠蛋白反应,动态调控内质网折叠能力,一方面通过暂时减缓翻译和加快蛋白质流出减少ER蛋白质折叠负担,另一方面通过转录因子提高伴侣分子合成,增加ER折叠能力。未折叠的蛋白质长时间积聚在ER会对细胞产生毒性,引起不能缓解的ER应激状态,启动细胞凋亡程序。热休克蛋白90(heat shock protein 90,Hsp90)是一种进化保守的伴侣分子,参与了300多种新生蛋白质的折叠与成熟,其中包括UPR重要信号IRE1α(inositol-requiring enzyme 1α)。Hsp90抑制剂导致细胞产生大量未折叠蛋白质,同时直接诱导IRE1α的降解,从而破坏UPR恢复蛋白质平衡的能力,诱导UPR相关凋亡。目前,Hsp90抑制剂可有效诱导分泌型肿瘤细胞如骨髓瘤以及RAS突变肿瘤UPR途径的凋亡。     

药物设计与同步辐射

当代药物设计是通过阐明药物与靶标相互作用的机理,对药物先导化合物进行改造和优化。利用晶体X射线衍射的方法获得药物与靶标复合物的结构,为药物设计提供最直接有力的依据。同步辐射凭借其高强度、低发散性、波长可调谐性等得天独厚的优势,实现了对药物与靶标复合物结构的高通量测定,大大提高了基于结构的药物设计效率。     

热激蛋白Hsp72促进热休克下HuR对p21CIP1的调控作用

RNA结合蛋白HuR可以结合并调控靶标mRNA稳定性与翻译,但影响HuR 结合活性的因素有待探讨。本研究从蛋白质-蛋白质相互作用角度对影响HuR 与RNA结合活性的因素做了探讨。结果发现,热激蛋白Hsp72在细胞浆与HuR相互作用并促进HuR与p21 (KIP1) 3′UTR（3′非翻译区）的结合; 热休克下Hsp72总蛋白质及细胞浆蛋白质水平上调、但HuR总蛋白质及细胞浆蛋白质水平不变|热休克下HuR与p21 3′UTR的相互作用加强、p21蛋白及mRNA水平上调。上述结果提示,Hsp72可通过与HuR相互作用促进后者与p21 mRNA的结合,进而加强热休克下HuR对p21的表达的促进作用。这些结果为进一步解析HuR的生物学作用机制提供了实验依据。     

Hsp90特异性抑制剂对HeLa宫颈癌细胞p53蛋白表达的影响

HSP90抑制剂作为新型抗肿瘤药物,其治疗肿瘤效果良好,是目前抗肿瘤新药研发的热点。本研究目的在于探讨Hsp90特异性抑制剂对宫颈癌hela细胞增殖、凋亡影响及其调节p53通路的作用机制。利用HSP90抑制剂干预宫颈癌hela细胞24 h、48 h、72 h后细胞生长抑制率情况,观察HSP90抑制剂作用宫颈癌hela细胞48 h后细胞凋亡及半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、半胱氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)及p53蛋白水平变化的影响。结果表明,HSP90抑制剂可导致宫颈癌hela细胞形态学改变,增加细胞通透性,破坏细胞膜导致细胞破碎脱落。HSP90抑制剂能有效抑制宫颈癌hela细胞,可抑制细胞增殖并促进宫颈癌hela细胞凋亡,且呈剂量及时间依赖性。在细胞培养48 h后随HSP90抑制剂浓度增加,Caspase-3、Caspase-8、p53表达显著增加。结果表明HSP90抑制剂能可通过上调Caspase-3、Caspase-8、p53蛋白表达而诱导宫颈癌hela细胞凋亡。     

氧化应激对Hsp90α、ARF1 细胞内定位和相互作用的影响

目的:探讨氧化应激对热休克蛋白90α(Hsp90α)与ADP-核糖基化因子1(ARF1)细胞内定位、相互作用的影响。方法:应用500μM H2O2处理HepG2细胞,建立氧化应激模型,MTT比色法检测细胞活力,Western blotting检测Hsp90α和ARF1水平,细胞免疫荧光法、免疫共沉淀检测上述蛋白在氧化应激下的分布、共定位变化和相互作用。结果:MTT比色法结果提示,随氧化应激时间延长,细胞存活力降低;Western blotting结果显示,氧化应激可提高胞内Hsp90α和ARF1蛋白水平;免疫共沉淀结果显示,随氧化应激作用时间延长,Hsp90α与ARF1相互结合增多;细胞免疫荧光结果显示,随氧化应激作用时间延长,Hsp90α与ARF1荧光强度增强,并趋于沿胞膜分布。结论:提示氧化应激影响Hsp90α和ARF1的水平、胞内分布及相互作用。